Un equipo de investigación internacional dirigido por un físico de la Universidad de California, Riverside, ha identificado un proceso microscópico de dinámica de espín de electrones en nanopartículas que podría afectar el diseño de aplicaciones en medicina, computación cuántica y espintrónica.
Las nanopartículas magnéticas y los nanodispositivos tienen varias aplicaciones en la medicina, como la administración de fármacos y la resonancia magnética, y la tecnología de la información. El control de la dinámica de espín el movimiento de los espines de los electrones es clave para mejorar el rendimiento de estas aplicaciones basadas en nanomagnéticos.
"Este trabajo avanza nuestra comprensión de la dinámica de espín en nanoimanes", dijo Igor Barsukov, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía y autor principal del estudio que aparece hoy en avances científicos .
Los espines de electrones, que precesan como peonzas, están vinculados entre sí. Cuando un espín comienza a precesar, la precesión se propaga a espines vecinos, lo que pone en marcha una onda. Las ondas de espín, que son por tanto excitaciones colectivas de espines, se comportan de manera diferenteen los imanes a nanoescala que en los imanes grandes o extendidos. En los nanoimanes, las ondas de giro están limitadas por el tamaño del imán, generalmente alrededor de 50 nanómetros, y por lo tanto presentan fenómenos inusuales.
En particular, una onda de espín puede transformarse en otra a través de un proceso llamado "dispersión de tres magnones", un magnón es una unidad cuántica de una onda de espín. En los nanoimanes, este proceso se mejora de forma resonante, lo que significa que se amplifica para campos magnéticos específicos.
En colaboración con investigadores de UC Irvine y Western Digital en San José, así como con colegas teóricos en Ucrania y Chile, Barsukov demostró cómo la dispersión de tres magnones, y por lo tanto las dimensiones de los nanoimanes, determina cómo estos imanes responden a las corrientes de giro. Estoel desarrollo podría conducir a avances que cambien el paradigma.
"La espintrónica está liderando el camino hacia una tecnología de la información más rápida y energéticamente eficiente", dijo Barsukov. "Para tal tecnología, los nanoimanes son los componentes básicos, que deben ser controlados por corrientes de giro".
Barsukov explicó que a pesar de su importancia tecnológica, una comprensión fundamental de la disipación de energía en los nanoimanes ha sido esquiva. El trabajo del equipo de investigación proporciona información sobre los principios de la disipación de energía en los nanoimanes y podría permitir a los ingenieros que trabajan en espintrónica y tecnología de la información construirdispositivos.
"Los procesos microscópicos explorados en nuestro estudio también pueden ser de importancia en el contexto de la computación cuántica, donde los investigadores actualmente intentan abordar magnones individuales", dijo Barsukov. "Nuestro trabajo puede tener un impacto potencial en múltiples áreas de investigación".
Barsukov se unió a la investigación por HK Lee, AA Jara, Y.-J. Chen, AM Gonçalves, C. Sha y IN Krivorotov de UC Irvine; JA Katine de Western Digital en San José; RE Arias de la Universidadde Chile en Santiago; y BA Ivanov de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania y la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia.
El estudio colaborativo fue financiado principalmente por la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU., La Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa y la Fundación Nacional de Ciencias, o NSF, así como por agencias en Chile, Brasil, Ucrania y Rusia. Barsukov fue financiado por la NSF.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Iqbal Pittalwala. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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